АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Дополнения и изменения в рабочей программе на учебный год _____/______

Принято УММР__________________________________

Дата:_____________________

2. Курс лекций

ЛЕКЦИЯ 1. История развития микробиологии, вирусологии и иммунологии. Предмет, методы, задачи.

План

1. Общая характеристика микроорганизмов.

2. Основные этапы развития микробиологии. Связь микробиологии с другими науками.

3. Методы микробиологической диагностики.

Общая характеристика микроорганизмов. Биосфера заселена огромным числом живых существ. Одни из них составляют макромир, другие - микромир, К макромиру относятся животные, птицы, растения, насекомые и другие - видимые невооруженным глазом существа; к микромиру принадлежат невидимые невооруженным глазом мельчайшие живые существа, имеющие как растительное, так и животное происхождение; это главным образом бактерии, грибы, простейшие и вирусы. По ориентировочным подсчетам в биосфере обитает до 10⁴⁵ бактерий, а число вирусов, простейших вообще не поддается учету.

Микроорганизмы в зависимости от молекулярно-биологической организации подразделяют на прокариотов и эукариотоз. Прокариоты (от греч. karyon - ядро) - доядерные простейшие одноклеточные формы жизни, не имеющие ядерной мембраны и высокоорганизованных органелл, К ним относятся бактерии, в том числе актиномицеты и сине-зеленые водоросли, К эукариотам, имеющим оформленное ядро и высокоорганизованные органеллы относятся одноклеточные и многоклеточные организмы - простейшие, грибы, водоросли (кроме сине-зеленых). Прокариоты и эукариоты имеют определенное строение, формы жизнедеятельности и находятся в биоценотическом (от греч. bios - жизнь и kolnos - общий) отношении с другими живыми существами, а также неживой природой.

Особое место среди микроорганизмов занимают вирусы (от лат. virus -яд) - мельчайшие и простейшие формы жизни, стоящие на грани между живым и неживым, не способные жить и размножаться вне животной, растительной или иной клетки. В состав вирусов входят нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК), белки, ферменты.

Вирусы и прионы («инфекционные» белковые частицы, лишенные генетического материала), являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами. Прокариоты, как правило, размножаются вне клетки, однако могут являться факультативными внутриклеточными паразитами; только некоторые из бактерий (риккетсии, хламидии) являются облигатными внутриклеточными паразитами. Эукариоты устроены значительно сложнее, чем прокариоты. Об этом можно судить по объему генома, составляющего генетический аппарат клетки. У эукариотов его объем в десятки и сотни раз больше, чем у прокариотов. Размеры отдельных представителей микромира колеблются от 0,01-0,4 мкм, или 10-400 нм (вирусы), до 10 мкм и более (бактерии, грибы, простейшие).

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине-зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы- эукариоты.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3-4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Микроорганизмы играют огромную роль в природе и жизни человека. Они обеспечивают круговорот веществ и энергии в природе, плодородие почв, поддержание газового состава атмосферы и других природных процессов.

Подавляющее большинство микроорганизмов безвредно для человека, а многие из них полезны. В частности, микроорганизмы, населяющие кожу и слизистые оболочки, желудочно-кишечный тракт, составляют экологическое единство с организмом человека и поддерживают постоянство некоторых процессов его жизнедеятельности. Многие микроорганизмы используются человеком при получении жизненно необходимых продуктов и материалов.

Микроорганизмы, которые оказывают неблагоприятных влияний на организм человека и не вызывают у него заболеваний, называют непатогенными, или сапрофитами (от греч. sapros - гнилой и phyton - растение). Микроорганизмы, вызывающих у человека различные заболевания, патологические процессы, называют патогенными (от греч. pathos - болезнь). Патогенных микроорганизмов насчитывается более 3000 видов (бактерии, вирусы, грибы). При соответствующих условиях, главным образом снижении сопротивляемости организма, сапрофиты могут вызывать болезни, т.е. вести себя как патогенные микроорганизмы. Их называют условно-патогенными.

Микроорганизмы изучает наука, которая получила название микробиологии. Это (греч. mikros – малый, лат. bios - жизнь) - наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, названные микроорганизмами, или микробами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, - животными, растениями и человеком.

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В настоящее время микроорганизмы представляют собой по количеству самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу Земли. Все микроорганизмы разделены на 4 большие царства: бактерии, грибы, простейшие и вирусы. Каждая из них является объектом изучения отдельных разделов микробиологии - бактериологии, микологии, протозоологии и вирусологии.

В процессе развития микробиологии были разработаны оригинальные методы исследования, многие заимствованы из других дисциплин - биофизики, биохимии, генетики, цитологии и т.д.

За всю историю своего развития перед микробиологией так же, как и перед другими естественными науками, стояли определенные цели и задачи, успешное развитие которых способствовало научному и общественному прогрессу всего человечества. Это в свою очередь стимулировало развитие специализированных разделов микробиологии.

Так сформировались общая микробиология и частная микробиология, которая включает техническую, сельскохозяйственную, ветеринарную, медицинскую, санитарную, морскую, космическую и другие.

Общая микробиология изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структур, метаболизм, генетику, экологию и т.д.

Основной задачей (промышленной) микробиологии является разработка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, витаминов, ферментов, спиртов, органических кислот, антибиотиков и др.

Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для изготовления удобрений, вызывают заболевания растений и другими проблемами.

Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы их биологической диагностики, специфической профилактики.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются патогенные и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.

Одновременно с медицинской микробиологией сформировалась иммунология, которая занимается изучением специфических механизмов защиты организмов людей и животных от болезнетворных микроорганизмов и другими проблемами.

Предметом изучения санитарной микробиологии, тесно связанной с медицинской и ветеринарной микробиологией, является санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков и разработка нормативов и методов индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды.

В становлении и развитии микробиологии просматривается несколько исторических периодов.

1. Эмпирических знаний (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).

Дж.Фракасторо (1546 г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagium vivum.

2. Морфологический период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгук в 1675 г. впервые описал простейших, в 1683 г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов (максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.

3. Физиологический период (с 1875 г.) - эпоха Л.Пастера и Р.Коха.

Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).

Р.Кох - метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствованиетехники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле-Коха.

4. Иммунологический период.

И.И.Мечников – «поэт микробиологии» по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии - учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бактерий и их токсинов, позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета и родилась наука иммунология.

В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем: макрофагов, комплемента, Т- и В-лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908 г. была присуждена Нобелевская премия.

12 февраля 1892 г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И.Ивановского - ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе.

5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929 г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго - внехромосомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличие от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

6. Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа.

В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно-биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам.

Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

1. Начальный период, который охватывает период второй половины XVIII века - середины XIX века. Он связан с созданием А.Левенгуком простейшего микроскопа и открытием микроскопических существ, не видимых глазом человека.

2. Пастеровский период (вторая половина XIX века), связанный с именем Луи Пастера, характеризуется становлением и развитием микробиологии и иммунологии как самостоятельной единой естественнонаучной дисциплины, имеющей свои объекты и оригинальные методы их исследования.

3. Третий период, охватывающий первую половину XX века, характеризуется дальнейшим развитием микробиологии и иммунологии и становлением вирусологии - науки о вирусах, особой форме живой материи.

4. Современный период, начало которому было положено в середине текущего столетия научно-технической революцией в естествознании.

Начальный период развития микробиологии

Открытие мира микроорганизмов произошло только в XVII веке. Первооткрывателем микробов явился Антоний Левенгук (1632-1723), купец по профессии, который стал крупнейшим натуралистом своего времени. Овладев искусством шлифования стекол, он изготовил линзы, которые давали большие увеличения. С их помощью Левенгук обнаружил мельчайших «живых зверьков» в дождевой воде, зубном налете, загнившем мясе и других предметах. Свои наблюдения он обобщил в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком».

Таким образом, был установлен факт существования микроорганизмов, хотя роль их продолжала оставаться неизвестной. Были описаны палочковидные бактерии, обнаруженные в крови коров и овец, больных сибирской язвой. Эти и другие наблюдения предшествовали признанию этиологической роли микроорганизмов в инфекционных заболеваниях людей и животных.

Пастеровский период

Развивающаяся винодельческая промышленность Франции и других стран требовала решения ряда биотехнологических вопросов. В частности, выяснения и устранения причин скисания вина. Люди в течение двух тысячелетий получали виноградное вино с помощью спиртового брожения. Однако его природа оставалась загадкой. В области медицины также назрела необходимость установления причин нагноения ран и природы заразных заболеваний. История терпеливо ждала своего гения, которым оказался молодой французский химик Луи Пастер (1822-1895).

Л.Пастер экспериментально доказал, что спиртовое брожение вызывается определенными видами микроорганизмов, а скисание вина связано с попаданием в виноградный сок посторонних видов, вызывающих уксуснокислое брожение. Для борьбы с ним он предложил метод термической обработки виноградного сока.

Полученные данные позволили Л.Пастеру допустить, что инфекционные болезни человека представляют по сути дела «брожение соков организма», вызванное определенными микроорганизмами. Они же являются виновниками гнойных послеоперационных, осложнений. Идеи Пастера разделил к английский хирург Д.Листер, который впервые использовал раствор карболовой кислоты для обеззараживания ран. Его статья «Об антисептическом принципе в хирургической практике» (1867) положила начало антисептической эре в медицине.

В эти же годы Л.Пастер упорно доказывал скептически настроенным медикам, что родильная горячка, фурункулез, остеомиелит и сибирская язва вызываются определенными микроорганизмами. Работая с микроорганизмами - возбудителями куриной холеры, он получил культуры, потерявшие болезнетворные свойства. Прививка здоровым птицам такого штамма предохраняла их от последующего заражения болезнетворными возбудителями. Пастер назвал данный метод вакцинацией. Он открыл способ превращения смертельного «яда» в «противоядие» - вакцину.

Вершиной всей научной деятельности Л.Пастера и апофеозом торжества микробиологической науки стали исследования, закончившиеся в 1886 г. изготовлением вакцины против бешенства. В июне 1886 г. И.И.Мечников и Н.Ф.Гамалея организовали в Одессе лабораторию, в которой начали проводить прививки против бешенства.

Эта лаборатория в честь Пастера была названа Пастеровской станцией.

Гениальные идеи и открытия Л.Пастера составили целую эпоху в биологии и медицине и нашли широкое практическое применение. Он явился основоположником микробиологии как фундаментальной науки и основателем французской школы микробиологов, которая оказала существенное влияние на развитие микробиологии в других странах и прежде всего в России.

Примерно в те же годы сформировалась и успешно работала немецкая школа микробиологов во главе с Робертом Кохом (1843-1910).

Велика роль Р.Коха в разработке основных методов изучения микроорганизмов. Он ввел в микробиологическую практику метод выделения чистых культур бактерий на твердых питательных средах, впервые использовал анилиновые красители для окраски микробных клеток и применил для их микроскопического изучения иммерсионные объективы и микрофотографирование и т.д. Попутно Р.Кох установил способность сибиреязвенных бактерий образовывать споры.

В 1882 г. Кох выделил микроорганизм, являющийся возбудителем туберкулеза - палочку Коха. В 1883 г. Р.Кох с сотрудниками выделил возбудителя холеры - холерный вибрион (вибрион Коха).

Научная деятельность Р.Коха получила мировое признание и в 1905 г. ему была присуждена Нобелевская премия по медицине.

Используя методы, разработанные Р.Кохом, французские и немецкие бактериологи открыли многие бактерии, спирохеты и простейшие - возбудителей инфекционных болезней человека и животных. Среди них возбудители гнойных и раневых инфекций: стафилококки, стрептококки, клостридии анаэробной инфекции, кишечная палочка и возбудители кишечных инфекций (брюшнотифозная и паратифозные бактерии, дизентерийные бактерии Шига), возбудитель кровяной инфекции - спирохета возвратного тифа, возбудители респираторных и многих других инфекций, в том числе вызванных простейшими (плазмодии малярии, дизентерийная амеба, лейшмании). Этот период называют «золотым зеком» микробиологии.

Тогда же была открыта способность некоторых бактерий образовывать токсины (экзотоксины). Через несколько лет Э.Ру и Э.Беринг получили антитоксическую противодифтерийную сыворотку, спасшую сотни тысяч детей от смерти.

Эти работы заложили основы иммунологии. Одним из основоположников новой науки явился И.И.Мечников (1845-1916) - создатель фагоцитарной, или клеточной, теории иммунитета. В его Парижской лаборатории работали многие русские врачи: Я.Ю.Бардах, В.А.Барыкин, А.М.Безредка, М.В.Вейнберг, Г.B.Габричевский, В.И.Исаев, И.Н.Клодницкий, И.Г.Савченко, Л.А.Тарасович, В.А.Хавкин, Ц.В.Циклинская, Ф.Я.Чистович и др., которые внесли существенный вклад в развитие отечественной и мировой микробиологии, иммунологии и патологии.

Много сделал для развития микробиологии П.Эрлих. Этот ученый впервые сформулировал понятия об активном и пассивном иммунитете и явился автором всеобъемлющей теории гуморального иммунитета, в которой объяснялось как происхождение антител, так и их взаимодействие с антигенами. Отдельные положения этой теории явились плодотворными рабочими гипотезами, экспериментальная проверка которых привела к новым открытиям.

В 1908 г. И.Мечникову и П.Эрлиху совместно была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.

В заключение следует отметить, что конец XIX века ознаменовался эпохальным открытием царства вирусов. Первым представителем этого царства явился вирус табачной мозаики, поражающий листья табака, открытый в 1892 г. сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета Д.И.Ивановским вторым - вирус ящура, вызывающий одноименное заболевание у домашних животных, открытый в 1898 г. ф. Леффлером и П. Фрошем.

Развитие микробиологии в первой половине XX века

Бурное развитие микробиологии и иммунологии в последние десятилетия прошлого столетия закончилось к началу XX века. Это объясняется неравномерностью развития естественных наук.

Основные цели и задачи, которые встали перед микробиологией в этот период, заключались в дальнейшем изучении болезнетворных микроорганизмов, открытии новых возбудителей, особенно вирусов, а также средств борьбы с вызываемыми ими инфекционными заболеваниями и усовершенствовании методов их диагностики.

В первые десятилетия текущего столетия продолжалось выделение и изучение возбудителей инфекционных болезней, вызывающих возвратный тиф, лептоспироз, сифилис и др. В данный период американским микробиологом Риккетсом и независимо от него Э.Роха-Лимой и С.Провацеком была открыта новая группа микроорганизмов, получившая впоследствии название риккетсий (возбудители сыпного тифа и других лихорадок). Позднее были открыты хламидии, вызывающие трахому, орнитозы; болезнетворные простейшие возбудители токсоплазмоза.

Однако в этот период развитие вирусологии происходило медленными' темпами. Это было связано с отсутствием электронного микроскопа, что делало вирусы невидимыми, почти гипотетическими агентами, а также использующихся ныне химических и физических методов исследования, необходимых для изучения их структуры, химического состава и других признаков. Неспособность вирусов расти аналогично бактериям на искусственных питательных средах затрудняла их выделение и изучение. Единственным методом до 1933 г. было культивирование вируса в организме восприимчивых животных, т.е. заражение лабораторных животных с целью воспроизведения экспериментальной инфекции.

В 1944 г. в Институте им. Листера М.Итоном и др. был выделен возбудитель атипичной пневмонии, являющийся первым представителем нового класса микроорганизмов - микоплазм.

Классические работы Пастера по вакцинопрофилактике сибирской язвы и бешенства стимулировали поиски новых вакцин. Французскими ветеринарными врачами III.Кальметом и К.Гереном была получена вакцина из туберкулезной палочки, названная БЦЖ (BCG - первые буквы фамилий этих ученых), которая до сих пор используется для вакцинации детей против туберкулёза.

В 20-х годах Г.Рамоном были созданы анатоксины (токсины, обезвреженные формалином) для профилактики дифтерии и столбняка.

Кроме того, продолжались исследования по серологической диагностике инфекционных заболеваний, основанные на выявлении антител в сыворотке крови больных и переболевших людей, Так были разработаны серо-логические реакции для диагностики сифилиса (реакция Вассермана), брюшного тифа и паратифов (реакция Видаля), сыпного тифа (реакция Вейля-Феликса).

Вместе с тем применение лечебных сывороток, содержащих антитела к возбудителям заболеваний или их токсинам, нередко сопровождалось тяжелыми осложнениями и даже смертельным исходом. Французские ученые III.Рише и П.Портье (1902) показали, что причиной этого является чужеродный сывороточный белок. Так было положено начало изучению иммунопатологических реакций организма (аллергия и др.), которое продолжается и в настоящее время.

В первой половине текущего столетия произошло и другое важное событие в истории микробиологии и медицины - становление и развитие химиотерапии. Основоположник этого направления - П. Эрлих, Эрлихом было установлено губительное действие ряда красителей, в частности трипанового красного, на трипаносом, который не повреждал при этом клетки макроорганизма.

Следующей мишенью химического нападения был избран возбудитель сифилиса - бледная трепонема. При этом Эрлих в качестве «противоядия» избрал не красители» а производное мышьяка - атоксил и его формы (более 600). Синтез этих противосифилитических препаратов явился триумфом химиотерапии.

В начале 30-х годов был синтезирован противомалярийный препарат - плазмахиг, заменяющий естественный алкалоид хинин. В 1932 г. в Германии, а затем в СССР был синтезирован второй заменитель хинина - атебрин (акрихин). В те же годы в Германии Г.Домакгом был получен первый антибактериальный препарат, действующий на стрептококки, гонококки и некоторые другие бактерии» Он представлял собой производное сульфаниламида, связанное с красителем. Вскоре было показано, что его антибактериальная активность обусловлена сульфаниламидом, а не красителем. Очищенный препарат был выпущен в продажу под названием белого стрептоцида, В последующие годы было получено огромное количество сульфаниламидов, из которых практическое применение нашли немногие.

После начала второй мировой войны потребовались новые лечебные препараты, прежде всего для борьбы с гнойными раневыми инфекциями. В 1940 году английскими исследователями Г.Флори и Э.Чейном была получена стабильная форма пенициллина (в виде его соли). Огромный успех, сопутствующий клиническому применению пенициллина при гнойных инфекциях и сепсисе, стимулировал проведение широких исследований, направленных на поиски новых антибактериальных веществ, выделяемых грибами. Эти вещества, по предложению американского микробиолога Э.Ваксмана, были названы антибиотиками. В 1944 г. был получен стрептомицин, обладающий высокой антибактериальной активностью в отношении многих бактерий, в том числе туберкулезной палочки.

Развитие микробиологии, вирусологии и иммунологии

на современном этапе

Выход проводившихся исследований на молекулярный уровень стимулировал бурное развитие микробиологии, вирусологии, иммунологии и других естественных наук. Особое внимание микробиологов в эти годы привлекли к себе работы по генетике бактерий (Кавалли-Сфорца, Б.Хейс, Д.Ледерберг). Открытие обособленных фрагментов ДНК-плазмид, а позднее других внехромосомных факторов наследственности - транспозонов и Is-последовательностей было качественно новым этапом развития генетики микроорганизмов. В течение 60-70-х годов было доказано, что плазмиды существенно влияют на болезнетворные свойства микроорганизмов, их резистентность к химиотерапевтическим препаратам и на другие признаки. Вместе с тем универсальность генетического кода позволила установить с помощью бактерий и вирусов общие молекулярно-генетические закономерности, свойственные всем живым организмам.

Молекулярная генетика открыла перед учеными фантастические перспективы, связанные с возможностью искусственного создания генов, манипулирования с известными генами путем пересаживания их от человека з микробные клетки. Уже в 60-70-х годах произошло становление генной инженерии, которая внесла принципиально новые идеи и методы в биотехнологию промышленного производства биологически активных веществ (гормонов, ферментов, интерферона, вакцин и др.).

Развитие исследований в области молекулярной вирусологии связано с именем Г.Френкель-Конрата (1955), который показал, что молекулы белка вируса табачной мозаики спонтанно объединяются друг с другом, образуя упорядоченные структуры, характерные для вирусной оболочки. В 1959 г. А.Коренберг и М.Гулиан, используя фаговую ДНК в качестве матрицы, наблюдали синтез дочерней ДНК при добавлении в раствор азотистых оснований, соответствующих ферментов и других необходимых соединений. Таким образом, была получена искусственная вирусная ДНК, которая обладала теми ice свойствами, что и естественная.

Особое значение имеют работы французского ученого А.Львова(1953), в которых была показана способность фаговой ДНК встраиваться в бактериальный геном и реплицироваться в его составе. Позднее были получены прямые доказательства интеграции вирусных нуклеиновых кислот в хромосомы клеток человека и животных.

Огромную роль в развитии вирусологии сыграли работы» доказавшие возможность синтеза ДНК на матрице РНК в присутствии специального фермента обратной транскриптазы.

Значительным событием в вирусологии явилось выделение Р.Галло в 1982 году Т-лимфотропного вируса, вызывающего лейкоз, а в 1983 г. Л.Монтенье и независимо от него Галло - сходного с ним вируса иммунодефицита человека, вызывающего СПИД.

Переоценка классических понятий в области иммунологии также началась во второй половине текущего столетия. Ее, прежде всего, можно связать с формированием учения об иммунной системе. Оно позволило создать иммунологическую концепцию, объединяющую инфекционные и неинфекционные разделы иммунологии, поскольку лимфоциты - иммунокомпетентные клетки - способны реагировать как на антигены инфекционных агентов (бактерии, вирусы и др.), так и на антигены любого другого происхождения.

Дальнейшее изучение лимфоидных клеток показало существование двух их разновидностей - Т-лимфоцитов (тимус-зависимых) и В-лимфоцитов (не зависимых от тимуса), которые в целом обеспечивают эффективный иммунный ответ.

Далее была установлена иммуногобулиновая природа рецепторов В-лимфоцитов и позднее - более сложных рецепторов Т-лимфоцитов. Таким образом, удалось расшифровать механизмы специфического распознавания антигенов клетками иммунной системы человека и животных.

П.Медаваром и независимо от него М. Гашеком (1952) было показано, что утрата определенных клонов лимфоидных клеток к собственным белкам (антигенам) организма является причиной иммунологической толерантности.

В 1959-1961 гг. Р.Портером и Д.Эдельманом была расшифрован структура антител» что послужило основой для открытия разных классов иммуноглобулинов, отличающихся друг от друга химической структурой функциональными свойствами.

Р.Гутом (1963) впервые было показано, что некоторые врожденные заболевания детей связаны с дефектами их иммунной системы. Эти работы стимулировали дальнейшее изучение иммунопатологии, т.е. раздела иммунологии, посвященного болезням иммунной системы организма человека. К современным достижениям иммунологии следует отнести развитие иммунобиотехнологии. Стимулом к проведению работ в этом направлении послужило создание Д.Келером и Ц.Мильстайном (1965) гибридом. Получаемые при этом гибридные линии клеток продуцируют моноклональные антитела заданной специфичности, которые могут применяться с диагностической и лечебно-профилактической целями.

Одним из наиболее крупных достижений современной иммунологии является клонально-селекционная теория иммунитета, впервые сформулированная М.Ф.Бернетом в 1957 г. и окончательно доказанная в 80-х годах. В ней возрождено положение Эрлиха о предсуществовании в организме, но уже не антител или их рецепторов, а генов, контролирующих образование последних. Теория Бернета объясняет не только возможность образования антител ко всем существующим антигенам, но и явления иммунологической памяти, иммунологической толерантности и т.д.

Многие из проделанных в современный период работ получили всемирное признание и были удостоены Нобелевских премий.

Расшифрованы молекулярно- генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза.

Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико-биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология - это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология- это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма.

Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика.

Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию.

Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики.

К отдельным наиболее важным разделам медицинской микробиологии и вирусологии можно отнести клиническую микробиологию, санитарную микробиологию, медицинскую микологию и протозоологию, медицинскую паразитологию, учение о сапронозах.

7. Перспективы развития.

На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний.

Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями.

Создаются новые генно-инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов - возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиальной астмы, шизофрения и др.).

Появилось понятие о новых и возвращающийся инфекциях (emerging and reemerging infections). Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы - новые классы инфекционных агентов.

Вироиды - инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирусными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белковой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК (из вирусов - только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК.

Прионы (proteinaceous infectious particle - белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатий - куру, болезнь Крейтцфельдта- Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье «бешенство»), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.

3. Задачи медицинской микробиологии.

К ним можно отнести следующие:

1. Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.

2. Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.

3. Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.

4. Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) поверхностей и полостей тела человека.

4. Методы микробиологической диагностики.

Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.

1. Микроскопический - с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями.

К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями - иммерсионная, темнопольная, фазово-контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).

2. Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.

3. Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).

4. Иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.

5. Молекулярно-генетический - ДНК- и РНК-зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.

Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно- генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

Развитие микробиологии в России

К одним из первых «охотников за микробами» в России относится русский ботаник Л.С.Ценковский (1822-1887), который организовал в руководимой им лаборатории производство сибиреязвенной вакцины, а в 1883 г. успешно использовал ее для вакцинации скота.

Существенный вклад в изучение сибирской язвы у человека, чумы и проказы внес Г.H.Минх (1836-1896). Его имя получило широкую известность после проведенного им опыта самозаражения, доказавшего, что спирохета возвратного тифа, обнаруженная Обермейером в крови больных, действительно является возбудителем данного заболевания.

О.О.Мочутковский (1845-1903) в одном из опытов самозаражения ввел себе кровь больной сыпным тифом и заболел, доказав тем самым, что возбудитель заболевания присутствует в крови больного.

Широкую известность получили работы Ф.А.Леша (1840-1903), в которых было показано, что дизентерию могут вызывать простейшие, принадлежащие к амебам.

Большое значение в развитии отечественной микробиологии сыграла общественная и научная деятельность И.И.Мечникова, создателя фагоцитарной теории иммунитета. В 1892 г. он опубликовал свой труд «Лекции по сравнительной патологии воспаления», в котором как выдающийся мыслитель рассмотрел патологические процессы с позиций эволюционной теории. В 1901 г. появляется его новая книга «Невосприимчивость к инфекционным болезням», в которой подведены итоги многолетних исследований в области иммунитета.

Введение в России прививок против сибирской язвы открыло дорогу вакцинации против бешенства. При содействии Луи Пастера в Одессе была открыта в 1886 г. первая бактериологическая, Пастеровская, станция, заведовать которой был приглашен И.И.Мечников, а его помощниками стали Н.Ф.Гамалея и Л.В.Бардах.

В 1887 г. в Харькове была открыта вторая пастеровская станция. В 90-х годах в России уже существовал ряд бактериологических школ.

Главным центром Петербургской бактериологической школы стал Институт экспериментальной медицины. Заведующим бактериологическим отделом был утвержден С.Н.Виноградский, получивший мировую известность своими работами в области общей микробиологии. С помощью разработанного им метода элективных культур Виноградский открыл серо- и железобактерии, нитрифицирующие бактерии - возбудители процесса нитрификации в почве.

В этом отделе одной из лабораторий заведовал Д.К.Заболотный (1866-1929), работы которого по микробиологии и эпидемиологии чумы, холеры, брюшного тифа и экспериментального сифилиса получили широкую известность. В 1896 г. он организовал и в течение 30 лет руководил первой в России самостоятельной кафедрой микробиологии при Женском медицинском институте (ныне 1-ый С.-Петербургский медицинский институт им. акад. И.П.Павлова).

Д.К.Заболотным были установлены пути передачи чумы от грызунов, роль тарбаганов как носителей возбудителя, природная очаговость чумы. Эти работы положили начало развитию отечественной эпидемиологии.

В состав Института экспериментальной медицины входила чумная лаборатория, созданная в 1898 г. на одном из фортов, вблизи Кронштадта. Она стала российским центром исследований по чуме. Здесь готовили противочумную сыворотку и вакцину, а также противохолерную сыворотку. В 1903 г. в Петербурге было учреждено Русское микробиологическое общество.

Главой московской бактериологической школы и одним из лидеров российских бактериологов был Г.П.Габричевский (1860- 1907), который в 1895 г. возглавлял открытый на частные средства Бактериологический институт при Московском университете. Он работал в области специфического лечения и профилактики скарлатины, возвратного тифа. Его стрептококковая теория происхождения скарлатины в конечном итоге завоевала всеобщее признание. Габричевский является автором «Руководства к клинической бактериологии для врачей и студентов» (1893) и учебника «Медицинская бактериология», который выдержал четыре издания.

Московскую школу представляли М.Н.Берестнов (изучение возбудителя актиномикоза), В.И.Кедровский (получение культуры возбудителя проказы на искусственной питательной среде), Е.И.Марциновский (установление природы кожного лейшманиоза), П.В.Циклинская (1859-1923) - первая женщина-бактериолог (работы по микрофлоре кишечного тракта взрослых и детей).

В конце XIX - начале XX века бактериологические школы были сформированы в Одессе, Харькове, Казани и Киеве.

Выдающийся русский микробиолог Н.Ф.Гамалея (1859-1949), который еще в 1886 г. работал у Пастера по бешенству, совместно с Мечниковым и Бардахом основал первую в России бактериологическую станцию, где изготавливалась антирабическая вакцина и проводилась вакцинация людей против бешенства.

Н.Ф.Гамалея - автор многих научных работ, посвященных бешенству, холере и другим проблемам микробиологии и иммунологии.

После революции, гражданской войны з работу по восстановлению сети микробиологических лабораторий и научно-исследовательских институтов активно включились многие ученые-микробиологи: к ним относятся уже упоминавшиеся выше Н.Ф.Гамалея, Д.С.Заболотный, И.Г.Савченко, Я.И.Марциновский, Л.А.Тарасович и др.

Еще в предвоенные годы, во время Великой Отечественной воины и в первые послевоенные годы отечественные ученые-микробиологи создали вакцины для специфической профилактики клещевого энцефалита (А.А.Смородинцев и др.), сыпного тифа (А.В.Пшеничное, Б.М.Райхер), туляремии (Б.Я.Эльберт, Н.А.Тайский), чумы (М.М.Файбич), сибирской язвы (Н.Н.Гинсбург, А.Л.Тамарин), смешанную вакцину против брюшного тифа, паратифов, холеры и столбняка - поливакцину НИИСИ и др.

В годы Великой Отечественной войны санитарно-эпидемиологическая служба, в состав которой входили бактериологические лаборатории, проделала огромнейшую работу по предотвращению эпидемий различных инфекционных заболеваний.

В 50-70-е годы А.А.Смородинцевым с сотрудниками были получены вакцины для профилактики гриппа, кори, краснухи, паротита и совместно с М.П.Чумаковым - живая вакцина против полиомиелита.

Многие отечественные ученые - В.А.Барыкин, И.Л.Кричевский, Л.А.Зильбер, П.Ф.Здродовский, В.Д.Тимаков, З.В.Ермольева, А.А.Смородинцев, В.И.Иоффе, В.М.Жданов и др. - внесли существенный вклад в развитие микробиологии, вирусологии и иммунологии.

При медицинских институтах, институтах усовершенствования врачей и университетах в настоящее время работают кафедры микробиологии, где наряду с учебной проводится научно-исследовательская работа по многим проблемам медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругооборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностью людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) - возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции (пример- чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека - его иммунную систему.

Основная литература

1. Донецкая Э.Г. Клиническая микроибиология. М., Геотар-Медиа, 2011. 408 с.

2. Сидоренко О.Д. Борисенко Е.Г., Ванакова А.А. Микробиология. М., ИНФРА, 2010. 287 с.

3. Микробиология, вирусология и иммунология / Под ред. Царева В.Н. Практическая медицина. М., Геотар Медиа, 2010.

4. Медицинская микробиология: Учебное пособие / Гл. ред. В.И. Покровский, О.К. Поздеев.- М.: ГЭОТАР-Медицина, 2010. 1200 с.

5. Воробьев А.А., Кривошеин Ю.С., Широбоков В.П. Медицинская и санитарная микробиология. М., Академия, 2010.

6. Воробьев А.А., Быков А.С., Пашков Е.П. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М., Медицина, 2008. 700 с.

7. Лабинская А.С., Костюкова Н.Н., Иванова С.Н. Руководство по медицинской микробиологии. Частная медицинская микробиология и эпидемиологическая диагностика инфекций. Кн.2. М., 2010. 1152 с.

8. Лабинская А.С., Волоина Е.Г. Руководство по медицинской микробиологии. Общая санитарная микробиология. М., «Бином», 2008.

9. Лабинская А.С., Блинкова Л.П., Ещина А.С. Частная медицинская микробиология с техникой микробиологических исследований. М., Медицина, 2005.

10. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. М., Академия, 2009.

11. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. М., Академия, 2009. 603 с.

12. Сбойчаков В.Б. Микробиология с основами эпидемиологии и методами микробиологических исследований. СПб., 2011.

13. Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология: Учебник для студентов вузов / Л.Б. Борисов. – 4-е изд., доп. и перераб. – М., Мед. информ. агентство, 2005. – 736 с.: илл.

14. Борисов Л.Б. Руководство к лабораторным занятиям по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учеб. Пособие для студ. мед. вузов / Л.Б. Борисов, Б.Н. Б.Н. Козьмин-Соколов, И.С. Фрейдлин. – М.: Медицина, 1993. – 240 с.

15. Коротяев А.И. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: учебник для студентов медицинских вузов / А.И. Коротяев, С.А. Бабичев; ред. А.И. Коротяев. - 2-е изд., испр. – СПб.: Спец. лит, 2000.-592 с.

16. Хаитов Р.М. Иммунология [Электронный ресурс]: учебник для вузов с компакт-диском/ Р.М. Хаитов. – М.: ГОЭТАР-Медиа, 2006. – 320 с.

17. Степанова Э.А. Общая микробиология: Метод.рек.для практ.занятий / Э. А. Степанова, Г. С. Архипов; Новгород.гос.ун-т им.Ярослава Мудрого. - Великий Новгород, 2001. - 51с. -

18. Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология / Л. Б. Борисов. - 2-е изд.,доп.и перераб. - М.: Медицинское информ.агентство, 2002. - 734с.,

19. Борисов Л.Б. Медицинская микробиология,вирусология,иммунология: Учеб.для студентов вузов / Л. Б. Борисов. - 3-е изд.,стер. - М.: Медицинское информ.агентство, 2002. - 734с.

20. Коротяев А.И. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология: Учеб.для мед.вузов / А. И. Коротяев, С. А. Бабичев; Под ред.А.И.Коротяева. - 3-е изд., испр.и доп. - СПб.: СпецЛит, 2002. - 580,[12]с.

21. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии, иммунологии: Учеб.пособие / А. А. Воробьев [и др.]; Под ред.:А.А.Воробьева, А.С.Быкова. - М.: Медицинское информ.агентство, 2008. - 232с.

Дополнительная литература

1. Вопросы вирусологии: Двухмесячный научно-теоретический журнал – М.: Изд. «Медицина», 2002-2008.

2. Журнал микробиология, эпидемиология и иммунобиология: Двухмесячный научно-практический журнал – М.: Изд «С-ИНФО», 2002-2008

3. Спирохетозы: Метод.рекомендации / Авт.-ост.:Т.Л.Могилевец, Е.И.Архипова, И.И.Москвин; Новгород.гос.ун-т им.Ярослава Мудрого. - Великий Новгород, 2005. - 39с.

Дата добавления: 2015-02-05 | Просмотры: 1102 | Нарушение авторских прав